3D打印技术在Paprosky Ⅲ型髋臼翻修中的临床应用

吴毅华， 卢长巍， 梁 仁， 罗思进， 陈 胜， 汪 慧， 蒙建安， 谢克恭

(1.广西壮族自治区河池市人民医院/右江民族医学院附属河池医院脊柱关节骨病科， 广西 河池 547000 2.右江民族医学院附属医院脊柱关节骨病科， 广西 百色 533000)

全髋关节置换术(Total hip arthroplasty，THA)是骨科常见手术操作，已成为改善患者髋关节的重要手段，随着THA的广泛应用，患者因假体磨损及自身原因等导致假体出现松动或髋关节受损，往往需要进行翻修手术治疗，与初次髋关节置换手术不同的是，患者往往因假体移位、松动、假体周围骨溶解等特点导致翻修手术难度增加，另外部分患者还可能出现髋臼缺损，导致假体难以安放，松动率增加，患者更容易出现感染，影响髋关节功能，导致翻修手术失败，因此提高髋臼翻修术后关节复位优良率是关节外科研究重点[1,2]。有研究提出[3]，在翻修手术期间给予CT、MR等影像学技术辅助治疗，可在一定程度上提高手术修复率，患者在术后恢复情况较佳，但髋关节解剖结构较为复杂，传统影像学技术往往受到复杂结构的影响导致在术中应用受限，3D打印可快速成型，主要是在数据基础上，使用粉末状金属或塑料，逐层打印假体，另外还可在影像学基础上，打印髋臼模型，模拟、制定手术计划，但3D打印技术在髋臼翻修手术中应用报道较少，本研究针对2017年9月至2019年12月在我院进行髋臼翻修手术的患者，应用3D打印技术进行治疗，结果如下：

1 资料与方法

1.1一般资料：选取2015年3月至2020年3月在我院进行翻修手术的Paprosky Ⅲ型髋臼受损患者80例为研究对象，纳入：①均超声、查体及髋关节正位片等确定符合手术指征，均在我院进行手术翻修治疗者；②无手术禁忌症者；③均知情并自愿参与本项研究。排除：①对手术不耐受者；②合并精神异常者；③初次进行全髋关节置换术治疗者。按照患者住院编号奇偶进行分组，编号为偶数者纳入对照组(n=40)，编号为奇数者纳入观察组(n=40)，其中观察组男21例，女19例；年龄42～75岁，平均年龄(58.56±5.41)岁；翻修原因：假体周围骨折4例，髋臼缺损11例，首次术后假体松动者25例。对照组男22例，女18例；年龄41～76岁，平均年龄(58.54±5.61)岁；翻修原因：假体周围骨折5例，髋臼缺损12例，首次术后假体松动者23例，两组一般资料有可比性(P>0.05)。本研究经我院伦理委员会批准。

1.2方法：两组均给予全麻。对照组给予常规全髋关节翻修术治疗，取原手术切口，切开皮肤及皮下组织、阔筋膜，在显露髋关节后取出相应配件，清除髋关节周围病变组织，并取样软组织进行冷冻活检，排除感染情况后使用无菌生理盐水对髋臼部位进行加压反复冲洗，在复位髋关节后选择合适的生物型髋臼杯压配固定，放置引流管后缝合切口。观察组给予3D打印技术修复，采用64排螺旋CT平扫检查，将所得数据输入mimics软件计算机上建立三维数据模型(如图1、2)，并转化数据，将数据输入打印机并打印模型，进行术前评估，随后将模拟手术数据导入打印机，选择58型臼杯结构为基底进行假体设计(如图3)，根据标准金属臼杯结构参数，结合病人髋臼测量结果，打印出髋臼侧金属假体(如图4)，并将消毒后的3D打印金属假体安置在患处，确定位置满意后随即在边缘固定钻孔，拧入螺钉固定，并放入髋臼内衬，依据手术方案植入合适的翻修股骨小梁(如图5)，满意后缝合切口。

图1

图2

图3

图4

图5

图1、2均为3D打印技术下患者髋臼假体模型，图2还反映患者骨缺损具体情况；图3为结合公司假体规格，选择58型臼杯结构为基底进行假体设；图4为根据标准金属臼杯结构参数，结合病人髋臼测量结果，设计髋臼杯；图5为假体植入情况，补块部分为骨小梁。

1.3观察指标：①在手术后3d采用Rasmussen评分标准评估患者骨折端复位优良率，包括：成角畸形、髋关节变宽、关节面塌陷情况，满分18分，差记0分，可记6分，良记16分，优记18分，得分越高，患者骨折端复位情况越佳。②比较两组一般手术资料，包括术中出血量、术中输血量、手术时间。③采用国际公认的髋关节功能评分(Harris)[4]评估两组治疗前后髋关节功能变化情况，从关节活动范围、关节功能、关节畸形、疼痛程度等方面对治疗后的髋关节功能进行评价，评价标准为优、良、差，≥90分为优，70～89分为良，≤69分为差，得分越高，患者髋关节功能越好。采用数字分级法(NRS)评估患者手术前后疼痛程度，用0～10代表不同程度的疼痛，0分为无痛，10分为剧痛。④记录患者手术前后曲髋、外展活动度及术后髋臼假体骨性覆盖率。⑤随访3个月，记录术后并发症。

2 结 果

2.1两组骨折端恢复情况比较：观察组骨折端复位优良率82.50%显著优于对照组62.50%(P<0.05)，见表1。2.2两组一般手术资料比较：观察组术中出血量、术中输血量显著少于对照组，手术时间短于对照组(P<0.05)，见表2。

2.3两组手术前后髋关节功能及疼痛程度比较：术前两组Harris评分、NRS评分比较无统计学差异(P>0.05)，术后观察组Harris评分、NRS评分改善情况明显优于对照组(P<0.05)，见表3。

表1 两组骨折端恢复情况比较n(%)

表2 两组一般手术资料比较

表3 两组手术前后髋关节功能及疼痛程度比较

2.4两组手术前后曲髋、外展活动度及术后髋臼假体骨性覆盖率比较：术前两组曲髋活动度、外展活动度比较无统计学差异(P>0.05)，术后两组曲髋活动度、外展活动度均显著增大，且观察组术后曲髋活动度、外展活动度改善情况及髋臼假体骨性覆盖率明显高于对照组(P<0.05)，见表4。

表4 两组手术前后曲髋外展活动度及术后髋臼假体骨性覆盖率比较

2.5两组术后并发症比较：随访3个月，发现对照组出现感染3例，髋关节异位2例，关节脱位3例，观察组出现感染1例，观察组并发症发生率2.5%(1/40)显著低于对照组20.00%(8/40)(连续性矫正χ2=4.507，P=0.034)。

3 讨 论

全髋关节技术操作较为复杂，以往依据影像学资料只能粗略评估患者局部情况，骨盆和髋臼的解剖结构较为复杂，往往影响医师对患者病情进行有效评估，导致难以对机械力学、解剖结构及骨缺损范围进行精准判断，而在植入翻修假体时，往往因型号问题延长手术时间，甚至可能因型号问题导致患者愈合不良[5,6]，因此在术前对骨结构进行有效评估是临床研究重点。

3D打印技术最早应用在工业领域，结合了激光快速成型、三维CT技术及高峰自材料技术，且在应用计算机的前提下可准确采集并分析零件的相关数据，再经过深层加工后得到三维重建模型，采用合适的打印机与材料，制作相关模型[7]。近年来，3D打印技术逐渐广泛应在临床，3D打印技术可帮助医生术前分析，确定手术方案，还可指导手术医师术中操作，利于手术顺利进行。本研究将3D打印技术应用在髋臼翻修手术患者中，发现观察组骨折端复位优良率82.50%显著由于对照组62.50%，且观察组手术时间短于对照组，术中出血量及输血量显著少于对照组，提示采用3D打印技术辅助手术治疗，可有效缩短手术时间，减少患者术中出血量及输血量，提高骨折端复位优良率。分析可能是因为3D打印技术有以下优点：①3D打印技术可更直观的观察患者病处具体情况，并在影像学基础上为临床确诊提供更多信息；②在3D打印技术模型上，可更直观的分析手术中可能存在的问题及缺陷，便于完善手术方案，规避风险，提高翻修成功率；③3D打印技术便于医务人员像患者及家属分析病情及手术流程，制定针对性手术方案。但同时笔者提出，使用3D打印技术费用较高，想要做到在医学领域完全普及仍需一段较长的时间，提议可在打印材料的选择上，选取成本更低，打印效果相同的材料降低打印成本；另外3D打印技术可对任何物品进行复制，这就可能涉及到知识产权的影响，因此需制定相关的法律对此进行制约。本研究发现术后观察组Harris评分、NRS评分改善情况明显优于对照组，提示3D打印技术辅助治疗髋臼翻修手术，可显著改善患者髋关节功能，降低疼痛程度，分析可能是因为3D打印技术往往根据患者实际情况制作相关假体模型，可有效避免在型号不匹配导致的异响、疼痛症状，有效促进髋关节功能恢复，缓解术后疼痛。本研究还发现术后两组曲髋活动度、外展活动度均显著增大，且观察组术后曲髋活动度、外展活动度改善情况及髋臼假体骨性覆盖率明显高于对照组，提示应用3D打印技术对髋臼翻修患者进行辅助治疗，可有效增加髋臼假体骨性覆盖率，并促进患者髋关节功能恢复。随访3个月，发现两组并发症发生率差异显著，提示在应用3D技术对髋臼翻修患者进行辅助治疗，可显著降低术后并发症发生率。综上所述，3D打印技术在Paprosky Ⅲ型髋臼翻修中具有良好的应用效果，可显著降低术后并发症发生率及疼痛程度，促进其术后髋关节功能恢复，推荐在临床广泛应用。